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Physik im Alltag und Naturphänomene

Fraktale Rinnsale am Sandstrand

Diesen Stein hatte ich am Sandstrand vor Eintreten der nächtlichen Flut ein Stück in den Sand eines leicht abschüssigen Überflutungsgebietes am Strand gedrückt, sodass er nicht gleich vom Ansturm der Flut weggeschoben würde. Am nächsten Morgen sah es dann so wie auf dem Foto aus. Der Stein ist nicht nur tiefer in den Sand eingesunken, sondern sammelt in der Vertiefung, in der er sich befindet, das im Sand gespeicherte Wasser der Umgebung, das dann an der tiefsten Stelle (im oberen Bildteil) zum Meer hin überläuft. 
Dabei entstehen feine Einzugsbereiche, wie man sie im Großen auch von Flüssen oder Prielen im Watt kennt. Den Entstehungsmechanismus kann man sich mit Hilfe eines einfachen physikalischen Modells erklären. Die schließlich entstehende fraktale Struktur ist in dem Sinne optimal, als die Energieentwertung pro Zeiteinheit aufgrund des Wasserstransport (Reibung mit dem Boden etc.) ein Minimum einnimmt.

Diskussionen

19 Gedanken zu “Fraktale Rinnsale am Sandstrand

  1. Wodurch wird das Wasser aus der Umgebung des Steins angezogen? Durch Gefälle?
    Ich muß noch das PDF ausdrucken, das im Link angeboten wird!
    Schönen Morgen!

    Verfasst von kopfundgestalt | 15. November 2018, 10:02
    • Der in der Vertiefung liegende Stein liegt auf einer zum Meer hin abschüssigen Ebene. Das im Kapillarsystem des Sandes gespeicherte Wasser sickert allmählich zur tiefsten Stelle, also zum Meer hin. Dabei stößt es auf die Vertiefung des Steins, wo es sich sammelt, zum Teil überläuft und in einem Rinnsal zum Meer strebt und zum Teil unterirdisch durch die Kapllaren weiter „fließt“.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 16. November 2018, 08:59
  2. danke! nun ist dies Phänomen also auch erklärt. Die Energieentwertung pro Zeiteinheit ist in der faktalen Struktur optimal. Ich sitze vor dem Bild und staune und entwerte meine Energie weit weniger optimal. Indem ich in meinem Hirn und meinen Beiträgen nach Vergleichbarem suche. Wie dieses hier, das natürlich doch ganz anders ist, aber immerhin Stein und Strand enthält und dir vielleicht auch gefällt.
    https://gerdakazakou.com/2016/01/11/montag-ist-fototermin-weg-und-schatten/

    Verfasst von gkazakou | 15. November 2018, 10:50
    • Ich gebe zu, dass die Energieentwertung pro Zeiteinheit an die Physiker unter meinen Lesern gerichtet ist. Dahinter steckt die Tatsache, dass für Transportvorgänge von Wasser, Sand usw. Energie nötig ist. Da die Natur aber bestrebt ist so wenig wie möglich Energie unter den gegebenen Bedingungen zu verbrauchen (z.B. durch Reibung als Wärme an die Umgebung abzugeben = Entwertung), entstehen entsprechende Strukturen, durch die das Ziel erreicht wird.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 16. November 2018, 09:21
      • Lieber Joachim, ich habe schon verstanden, dass du von physikalischen Gesetzen sprichst, und ich bin dankbar dafür, bei dir dringend benötigten Nachhilfeunterricht zu erhalten. Doch gefällt es mir, mit Wörtern und Bedeutungen zu spielen, wie du vielleicht schon bemerkt hast, und sie auf meine Weise auszulegen. Das ist mein „kreativer Umgang“ mit den ehernen Gesetzen, den ich immer mit einem zwinkernden Auge versehen müsste ;).

        Verfasst von gkazakou | 16. November 2018, 11:20
      • Liebe Gerda, ich habe das schon geahnt, war mir im vorliegenden Fall aber nicht so ganz sicher. Dann mach gerne so weiter, ich finde das sehr anregend, wenn alles nicht so todernst gesehen wird.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 16. November 2018, 11:31
      • Danke, Joachim, anders kann ich auch gar nicht. Todernst ist für mich nicht mal der Tod. 😉

        Verfasst von gkazakou | 16. November 2018, 12:20
  3. Deine Sandphysik und Sandästhetik ist großartig. Es wäre sehr spannend eine großangelegte Untersuchung zu machen darüber was der Mensch als schön empfindet und ob – und wenn ja wie – dies mit bestimmten physikalisch erklärbaren Phänomenen korreliert.

    Verfasst von Myriade | 15. November 2018, 12:05
    • Ich habe den Eindruck, dass die Sandästhetik und die Sandphysik eng zusammenhängen. Die Strukturen, die bei der Wechselwirkung von wind- oder wassergetriebenen Sandkörnern entstehen, rühren offenbar tief im Menschen wurzelnde Empfindungen und Anschauungen an. Manche Künstler wie etwa Anselm Kiefer nutzen die natürlichen Einwirkungen bei der Gestaltung ihrer Kunstwerke. Eine Untersuchung wäre natürlich wünschenswert, aber weil dabei in den Augen von Geldgebern kein unmittelbarer geldwerter Nutzen zu erkennen ist, wird man Schwierigkeiten haben, so etwas auf die Beine zu stellen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 16. November 2018, 09:28
      • Wie wahr. Und die Gefahr der Verwendung solcher Erkenntnisse für noch größere Manipulation in der Werbebranche besteht natürlich auch.

        Verfasst von Myriade | 16. November 2018, 11:58
  4. Das „Kapillarsystem“ des Sandes…… war mir neu. Auf jeden Fall ist es wunderbar, daß beim Abfließen des Wassers um den in den Sand grdückten Stein so wunderbare „Kapillarsysteme“ entstehen, die den Naturgesetzen offenbar entsprechen, wie wir sie überall finden: im Lauf der Bäche und Flüsse, in den Blutbahnen, aber wohl auch im Nervensystem ( da fließt aber leine Flüssigkeit ) . Auch das Wachsen der Bäume folgt ja einem ähnlichen „System“. Sogar die Blitze am schwarzen Himmel zeigen sich in solchen Formen. Ich glaube, die Zusammenhänge sind nicht nur physikalisch zu erklären. Wir müssen die größeren Naturgesetze dahinter zu erkennen versuchen, soweit das möglich ist.

    Verfasst von Gisela Benseler | 6. Januar 2020, 07:28
    • Diese fraktalen Muster (du zählst einige weitere auf) sind universell und sind ganz allgemein Ausdruck der Beschaffenheit der Welt. Neben der physikalischen sehe ich vor allem ästhetische: die Muster sind in vielen Fällen einfach schön. Die Entdeckung, dass man sie in den unterschiedlichsten Lebensbereichen antrifft, macht einen weiteren Teil des Reizes aus, der von ihnen ausgeht.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 6. Januar 2020, 10:24
      • Ja, so sehe ich das auch. Es gibt mehrere Zugänge zu den „Geheimnissen“ des Universums : den wissenschaftlichen, den äthetischen und Künstlerischen, den religiösen….Und keine Sichtweise sollte allein „herrschen“ Oder bestimmen wollen. Jeder der vielen Wege muß offen bleiben, damit alle ehrlich Suchenden auch den Weg zum „Lichte der Wahrheit“ finden können. Natürlich : den Weg über die Natur darf ich ja nicht vergessen. Das ist doch der allereinfachste, den jedes Kind auch finden kann.

        Verfasst von Gisela Benseler | 6. Januar 2020, 13:00

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